• The Korean Journal of Petroleum Geology
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• v.7 no.1_2 s.8
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• pp.1-6
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• 1999

Natural gas hydrate, a solid compound of natural gas (mainly methane) and water in the low temperature and high pressure, is widely distributed in permafrost region and deep sea sediments. Gas hydrate stability field (GHSF), which corresponds to the conditions of a stable existence of solid gas hydrate without dissociation, depends on temperature, pressure, and composition of gas and interstitial water. Gas hydrate-saturated sediment are easily recognized by the bottom simulating reflector (BSR), a strong-amplitude sea bottom-mimic reflector in seismic profiles. It is known that BSR is associated with the basal boundary of the GHSF, The purpose of this study is to define the GHSF and its occurrence in the southwestern part of Ulleung Basin, East Sea. The hydrothermal gradient is measured using the expandable bathythermograph (XBT) and the geothermal gradient data are utilized from previous drilling results for the adjacent area. By the laboratory work using methane and NaCl $3.0 wt{\%}$ solution, it is shown that the equilibrium pressures of the gas hydrate reach to 2,920.2 kPa at 274.15 K and to 18,090 kPa at 289.95 K for the study area. Consequently, it is interpreted that the lower boundary of the GHSF is about 210 m beneath 400-m-deep sea bottom and about 480 m beneath 1,100-m-deep sea bottom. The resultant boundary is well matched with the depth of the BSR obtained from the seismic data analysis for the study area.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.4
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• pp.666-671
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• 2012

Gas hydrates are inclusion compounds formed when small-sized guest molecules are incorporated into the well defined cages made up of hydrogen bonded water molecules. Since large masses of natural gas hydrates exist in permafrost regions or beneath deep oceans, these naturally occurring gas hydrates in the earth containing mostly $CH_4$ are regarded as future energy resources. The heat of dissociation is one of the most important thermal properties in exploiting natural gas hydrates. The accurate and direct method to measure the dissociation enthalpies of gas hydrates is to use a calorimeter. In this study, the high pressure micro DSC (Differential Scanning Calorimeter) was used to measure the dissociation enthalpies of methane, ethane, and propane hydrates. The accuracy and repeatability of the data obtained from the DSC was confirmed by measuring the dissociation enthalpy of ice. The dissociation enthalpies of methane, ethane, and propane hydrates were found to be 54.2, 73.8, and 127.7 kJ/mol-gas, respectively. For each gas hydrate, at given pressures the dissociation temperatures which were obtained in the process of enthalpy measurement were compared with three-phase (hydrate (H) - liquid water (Lw) - vapor (V)) equilibrium data in the literature and found to be in good agreement with literature values.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.153.1-153.1
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• 2010

가스 하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력에서 물과 천연가스 분자가 물리적으로 안정한 결합을 하고 있는 결정질의 화합물이다. 현재 130개 이상의 가스분자들이 물분자와 결합하여서 Clathrate 하이드레이트를 형성하는 것으로 보고 되어 있다. 수소의 경우 하이드레이트를 형성하기 위해서 약 200MPa 이상의 높은 압력이 필요하다. TBAB는 semi-clathrate 하이드레이트를 형성하는 첨가제로 알려져 있으며 수소 하이드레이트의 형성 압력을 완화시키기 위한 촉진제로서 많은 연구가 수행되고 있다. Wataru Shimada는 XRD 패턴을 사용하여 semi-clathrate 하이드레이트의 특수한 결정 모델을 분석하였다. 이 모델의 경우, 대기압 하에서 TBAB와 물분자의 화학 양론적 비를 1:38로 제시하였다. 이는 처음으로 TBAB 하이드레이트 결정구조를 밝혀냈지만, 분자 동역학적 부문에서는 그 데이터가 정확히 정의 되지 않았다. 본 연구는 Wataru Shimada 모델을 수소 TBAB 하이드레이이트의 분자 동역학 연구에 적용시켰으며, 실험에서 나온 데이터를 바탕으로 RDF(Radial Distribution Function)와 MSD(Mean Square Displacement)를 측정했다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.215.1-215.1
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• 2010

가스 하이드레이트는 작은 고체 부피 내에 막대한 양의 가스를 저장할 수 있다는 특성으로 인하여, 최근 천연가스 혹은 메탄의 저장 매체로 활용하기 위한 연구가 활발히 진행중에 있다. 하지만 실제 응용을 위해서는 미세구조 분석이 수행되어 하이드레이트 형태로 저장할 수 있는 정확한 저장 용량을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 여러가지의 고리형 에테르, 고리형 에스테르 및 고리형 케톤 화합물들을 테스트하여 메탄 가스와 반응하는 6가지의 새로운 sII 혹은 sH 하이드레이트 형성제를 파악하였다. 또한 새로이 발견된 형성제 모두에 대하여 하이드레이트 상평형도 측정하였다. 얻어진 상평형 데이터는 하이드레이트 안정영역과 게스트 분자 크기 간에 뚜렷한 상관관계가 있음을 입증하였다. 아울러 형성된 하이드레이트 샘플은 고체 분말 X-선 회절과 고체상 13C NMR 분석을 수행하여 하이드레이트 구조와 게스트 포집률을 조사하였다. 마지막으로, 비슷한 화학 구조식을 갖고 있음에도 2-methyltetrahydrofuran과 3-methyltetrahydrofuran, 혹은 4-methyl-1,3-dioxane과 4-methyl-1,3-dioxolane은 서로 다른 하이드레이트 결정 구조를 보여 주었는데, 이러한 차이는 하이드레이트 결정 구조를 결정짓는 게스트 분자 크기, 즉 임계 게스트 분자 크기를 파악하는 데에도 매우 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.691-694
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• 2009

TBAB (Tetra-n-butyl ammonium bromide)는 상압에서 semi-clathrate를 형성하는 물질로서 최근 열역학적 촉진제 및 기체 저장 물질로서 주목받고 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성 시TBAB가 열역학적 촉진제로서 미치는 영향을 알아보기 위해 다양한 농도 (5, 10, 40, 60 wt%)의 TBAB를 $CH_4\;+\;H_2O$계, $CO_2\;+\;H_2O$계, $N_2\;+\;H_2O$계에 첨가하여 가스 하이드레이트 3상 평형 (H - LW - V)을 측정 하였다. 실험 결과 TBAB의 조성에 따른 촉진경향은 각 계가 유사하지만, 촉진 정도는 $N_2\;+\;H_2O$ 계가 앞의 두계에 비해 월등히 큰 것을 알 수 있었다. 또한, TBAB 농도가 40 wt% 일때 촉진효과가 가장 크게 나타났으며, 그 이상의 농도에서는 반대로 촉진효과가 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 혼합 하이드레이트 형성에 참여하지 못한 TBAB가 가스 하이드레이트 형성을 억제하기 때문으로 사료된다. 결과적으로 가스하이드레이트 공정에 TBAB를 열역학적 촉진제로서 적용할 경우 촉진효과가 가장 큰 40 wt% 범위의 농도로 사용하는 것이 가장 적절할 것으로 사료된다. 본 실험에서 얻어진 결과는 가스 하이드레이트 형성을 이용한 천연가스 수송/저장법을 위한 연구뿐만 아니라 기체 분리 공정 개발과 관련된 연구의 중요한 기초 자료가 될 것이다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.5 no.3 s.15
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• pp.55-62
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• 2001

This paper describes about the formation of methane hydrate that is artificially made in jacket-type stirred reactor and is observed the change of hydrate shape during the course of reaction. The combustion of manufactured methane hydrate is showed the probability of a storage and transport of gas. And the influence of various experimental conditions of temperature, pressure and stirring rate on the manufacture of methane hydrate is measured. The growth rate and the induction time of methane hydrate is observed according to the conditions. Especially it is important to investigate the effect of temperature and pressure on the growth of hydrate such as the nuclear creation and the structure formation of hydrate in order to study the storage and transport of gas.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.13 no.3
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• pp.15-21
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• 2009

Gas hydrate is an ice-like crystalline compound that forms at low temperature and high pressure conditions. It consists of gas molecules surrounded by cages of water molecules. Although hydrate formation was initially found to pose serious flow-assurance problems in the gas pipelines or facilities, gas hydrates have much potential for application in a wide variety of areas, such as natural gas storage and transportation. Its very high gas-to-solid ratio and remarkably stable characteristics makes it an attractive candidate for such use. However, it needs to be researched further since it has a slow and complex formation process and a high production cost. In this study, formation experiments have been carried out to investigate the effects of pressure, temperature, water-to-storage volume ratio, SDS concentration, heat transfer and stirring. The results are presented to clarify the relationship between the formation process and each factor, which consequently will help find the most efficient production method.

• Economic and Environmental Geology
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• v.38 no.2 s.171
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• pp.165-176
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• 2005

Natural gas in deep sediment may occur in three phases based on the physical and chemical conditions. If the concentration of gas in pore water is less than the solubility, gas is dissolved. If the concentration of gas is greater than its solubility (water is saturated or supersaturated with gas), gas occurs as a fee gas below the gas hydrate stability Lone (GHSZ) and is present as solid hydrate within the GHSZ. The knowledge of gas concentration in deep sediment appears critical to determine the phase of natural gases and to understand the formation and distribution of gas hydrate. However, reliable data on gas concentration are usually available only from the upper section of marine sediment by the headspace gas technique, which is widely used for sampling of gases from the sediments. The headspace gas technique represents only a fraction of gases present in situ because sediments release most of the gases during recovery and sampling. The PCS (Pressure Core Sampler) is a downhole tool developed to recover a nominal $1{\cal}m$ long, $4.32{\cal}cm$ diameter core containing $1,465cm^3$ of sediment, pore water and gas at in situ pressure up to 68.9 MPa. During Leg 204, the PCS was deployed at 6 Sites. In situ methane gas concentration and distribution of gas hydrate was measured by using PCS tool. Characteristics of methane concentration and distribution is different from site to site. Distribution of gas hydrate in the study area is closely related to characteristics of in situ gas concentration measured by PCS.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.573-576
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• 2007

가스 하이드레이트의 구조-I 및 구조-H의 공존 현상을 13C NMR과 Raman spectroscopy를 이용하여 분석하였다. 하이드레이트 생성 조건이 구조-H 영역에만 있을 때는 CH4+neohexane 혼합 하이드레이트가 구조-H만을 나타냈지만, 구조-I의 영역에서는 구조-H의 혼합 하이드레이트와 구조-I의 순수 메탄 하이드레이트가 공존하는 것을 $^{13}C$ NMR spectra를 통해 확인하였다. 이러한 현상은 구조-H 생성자로 알려진 isopentane, MCP, MCH 에서도 관찰되었으며, Raman spectroscopy를 이용해서도 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.577-580
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• 2007

분자 크기가 너무 커 가스 하이드레이트를 형성하지 않는다고 알려진 n-펜탄과 n-헥산이 다른 구조-H 형성 화합물과 혼합되어 사용될 경우 구조-H 동공 내에 함께 포접되는 것으로 확인되었다. 구조-H 하이드레이트의 형성 및 미세구조 분석은 고체 NMR 및 X-선 회절 분광법을 이용하여 확인하였다. 이러한 혼합 화합물에서 보이는 구조-H 하이드레이트 형성은 전체적인 구조-H 형성 화합물에서 나타나는 일반적 특징인 것으로 여겨진다.